KR20040087888A - Coating composition for insulating film production, preparation method of insulation film by using the same, insulation film for semi-conductor device prepared therefrom, and semi-conductor device comprising the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided are a coating composition for forming an insulating membrane having a low dielectric property and an improved mechanical property(modulus), a process for producing the low dielectric insulating membrane by using the coating composition, and a semiconductor element containing the insulating membrane, which improve dielectric characteristic and physical properties by comprising low molecular weight organopolysiloxane prepolymer and water. CONSTITUTION: The coating composition for the insulating membrane contains 100pts.wt. of an organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500-30000, 200-2000pts.wt. of an organic solvent, and 5-60pts.wt. of water, wherein the molar ratio of hydroxy groups to the total functional groups capable of a condensation reaction in the organopolysiloxane prepolymer is more than 80%. The low dielectric insulating membrane is produced by a process comprising the steps of: preparing the coating composition for the insulating membrane; spreading the coating composition on a substrate of a semiconductor element; drying and calcining the coating composition. And the semiconductor element contains the low dielectric insulating membrane.

Description

절연막 형성용 코팅 조성물, 이를 이용한 저유전 절연막의 제조방법 및 이로부터 제조되는 반도체 소자용 저유전 절연막과 이를 포함하는 반도체 소자{COATING COMPOSITION FOR INSULATING FILM PRODUCTION, PREPARATION METHOD OF INSULATION FILM BY USING THE SAME, INSULATION FILM FOR SEMI-CONDUCTOR DEVICE PREPARED THEREFROM, AND SEMI-CONDUCTOR DEVICE COMPRISING THE SAME}Coating composition for forming an insulating film, a method of manufacturing a low dielectric insulating film using the same, and a low dielectric insulating film for a semiconductor device manufactured therefrom and a semiconductor device comprising the same TECHNICAL FIELD, PREPARATION METHOD OF INSULATION FILM BY USING THE SAME, INSULATION FILM FOR SEMI-CONDUCTOR DEVICE PREPARED THEREFROM, AND SEMI-CONDUCTOR DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 절연막 형성용 코팅 조성물, 이를 이용한 저유전 절연막의 제조방법 및 이로부터 제조되는 반도체 소자용 저유전 절연막과 이를 포함하는 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전상수가 낮으면서, 기계적 강도(탄성률)가 우수한 절연막을 형성할 수 있는 절연막 형성용 코팅 조성물, 이를 이용한 저유전 절연막의 제조방법 및 이로부터 제조되는 반도체 소자용 저유전 절연막과 이를 포함하는 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a coating composition for forming an insulating film, a method of manufacturing a low dielectric insulating film using the same, and a low dielectric insulating film for a semiconductor device manufactured therefrom, and a semiconductor device including the same. More specifically, the dielectric constant is low and the mechanical strength is low. A coating composition for forming an insulating film capable of forming an insulating film having excellent elastic modulus, a method for manufacturing a low dielectric insulating film using the same, and a low dielectric insulating film for a semiconductor device manufactured therefrom and a semiconductor device comprising the same.

최근 반도체 소자의 집적도가 증가하면서 배선 밀도가 증가되고 있으며 금속 배선의 간격이 점점 감소하고 있다. 이로 인하여 금속 배선간의 기생 커패시턴스가 증가하여, RC 지연, 금속 상호 간의 간섭(cross-talk) 현상, 소비전력 증가로 인하여 기존의 절연막을 사용하여서는 소자특성을 기대할 수 없다는 문제점이 제기되고 있으며, 이를 위해 배선 공정에 저유전 물질의 도입이 필수적이다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has increased, the wiring density has increased, and the spacing of metal wirings has gradually decreased. As a result, parasitic capacitance between metal wires increases, resulting in a problem that device characteristics cannot be expected using an existing insulating film due to RC delay, cross-talk between metals, and increased power consumption. Introduction of low dielectric materials is essential to the wiring process.

종래의 IC, LSI 등의 반도체 소자의 층간 절연 재료는 유전상수가 4.0인 SiO2가 대부분이며, 저유전 물질은 플루오린이 도핑된 실리케이트(F-SiO2)가 일부 소자에 적용되고 있다. 그러나, F-SiO2의 경우 플루오린의 함량이 증가함에 따라 열적으로 불안정한 상태가 되어 유전상수를 3.5 이하로 낮추기 어렵다는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근 극성이 낮고 열적으로 안정한 여러 가지 유기 및 무기 고분자들이 제시되고 있다.In the conventional interlayer insulating materials of semiconductor devices such as IC and LSI, SiO 2 having a dielectric constant of 4.0 is mostly used, and a low dielectric material is fluorine-doped silicate (F-SiO 2 ) applied to some devices. However, in the case of F-SiO 2 , as the fluorine content increases, it becomes a thermally unstable state, which makes it difficult to lower the dielectric constant below 3.5. Accordingly, various organic and inorganic polymers having low polarity and thermal stability have recently been proposed.

저유전 상수를 갖는 유기 고분자는 폴리이미드 수지, 폴리아릴렌 에테르 수지, 아로마틱 하이드로카본 수지 등이 알려져 있다. 이들 유기 고분자들은 대부분 유전상수가 3.2~2.6으로 유리전이온도가 낮아서 SiO2에 비하여 기계적 강도가 현저히 떨어지고 선팽창 계수가 매우 높다는 문제점이 있다. 이와 같이 낮은 열적 안정성과 탄성률 및 높은 선팽창 계수를 가지는 유기 고분자는 소자 또는 배선판의 신뢰성을 저하시킬 가능성이 있다.As organic polymers having a low dielectric constant, polyimide resins, polyarylene ether resins, aromatic hydrocarbon resins, and the like are known. Most of these organic polymers have a dielectric constant of 3.2 to 2.6, which has a low glass transition temperature, and thus, mechanical strength is significantly lower than that of SiO 2 , and the coefficient of linear expansion is very high. Such organic polymers having low thermal stability, elastic modulus and high linear expansion coefficient may lower the reliability of the device or the wiring board.

상기와 같은 유기 고분자의 열적 안정성 문제를 해결하기 위해, 최근 알콕시 실란계 화합물을 이용한 유기실리케이트 고분자 개발이 진행 중이다. 유기실리케이트 고분자는 알콕시 실란화합물을 유기용매 하에서 가수분해 및 축합반응시켜 일정 분자량의 고분자로 만드는 일반적인 방법으로 제조된다. 알콕시 실란계 화합물인 폴리메틸실세스퀴옥산 또는 폴리수소실세스퀴옥산의 경우 3.0 이하의 비교적 낮은 유전 상수를 갖고, 450℃에서 열적으로 안정하다. 그러나, 폴리실세스퀴옥산은 경화공정 중 발생하는 수축 응력으로 1 ㎛ 이상의 두께에서 크랙이 발생하기 쉽고, 기계적 강도가 충분하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 현재 사용되고 있는 알콕시실란계 절연 물질은 대부분 유전상수가 2.7 이상이므로, 상기 유전상수를 2.5 이하로 낮추면서, 기계적 특성을 향상시키는 것이 장기적인 목표가 되고 있다.In order to solve the thermal stability problem of the organic polymer as described above, the development of an organosilicate polymer using an alkoxy silane compound is in progress. The organosilicate polymer is prepared by the general method of hydrolyzing and condensing an alkoxy silane compound into an organic polymer having a constant molecular weight. Polymethylsilsesquioxane or polyhydrogensilsesquioxane, which is an alkoxy silane compound, has a relatively low dielectric constant of 3.0 or less and is thermally stable at 450 ° C. However, polysilsesquioxane is prone to cracking at a thickness of 1 μm or more due to shrinkage stress generated during the curing process, and has a problem that mechanical strength is not sufficient. In addition, since most of the alkoxysilane-based insulating materials currently used have a dielectric constant of 2.7 or more, it is a long-term goal to improve the mechanical properties while lowering the dielectric constant to 2.5 or less.

유전 상수가 2.5 또는 그 이하인 절연막의 제조방법으로서 염기 촉매를 사용하여 가수분해 및 축합반응시켜 분자량이 큰 나노미립자의 유기실리케이트를 제조하고 이를 경화하여 다공성 절연막을 제조하는 방법이 알려져 있다.(일본 특허공개 2001-354903)As a method of preparing an insulating film having a dielectric constant of 2.5 or less, a method of preparing a porous insulating film by producing an organic silicate of nanoparticles having a high molecular weight by hydrolysis and condensation reaction using a base catalyst and curing it is known. Publication 2001-354903)

또한, 다공성 절연막의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 산 촉매를 사용하여 중합한 유기실리케이트 고분자와 염기 촉매를 사용하여 중합한 유기실리케이트 고분자를 혼합한 절연막 형성용 코팅 조성물도 보고되고 있다.In addition, in order to improve the mechanical strength of the porous insulating film, a coating composition for forming an insulating film in which an organosilicate polymer polymerized using an acid catalyst and an organosilicate polymer polymerized using a base catalyst is mixed.

그러나, 저분자량의 산촉매 반응물과 고분자량의 염기촉매 반응물을 혼합할 경우, 기계적 강도는 향상될 수 있으나, 유전율이 급격히 증가되는 문제점이 있다. 특히, 염기 촉매의 경우에는 반응성이 매우 빨라 이를 안정화시키기 위하여 염기 촉매를 제거하고 산 촉매를 첨가하여 저장성을 향상시켰다. 그러나, 가수분해 축합반응에 사용된 염기 촉매 반응물에 산 촉매를 첨가할 경우, 염이 생성될 가능성이 있어 장기 보존시 이물질이 발생할 우려가 있다. 이를 위하여 절연막 형성용 코팅 조성물에 소량의 물을 첨가하여 이물질 염의 용해도를 높여 이물질 발생을 억제시키는 방법도 있으나, 저장성이 좋아지는 대신 절연막의 기계적 강도를 현저히 향상시키지는 못하는 문제가 있다.However, when the low molecular weight acid catalyst reactant and the high molecular weight base catalyst reactant are mixed, the mechanical strength may be improved, but there is a problem in that the dielectric constant is sharply increased. Particularly, in the case of the base catalyst, the reactivity is very fast, so that the base catalyst was removed and an acid catalyst was added to stabilize the storage property. However, when an acid catalyst is added to the base catalyst reactant used in the hydrolysis condensation reaction, there is a possibility that salt may be formed, and foreign matter may occur during long-term storage. To this end, a small amount of water is added to the coating composition for forming the insulating film to increase the solubility of the foreign material salt so as to suppress the generation of foreign matters, but there is a problem in that the mechanical strength of the insulating film is not significantly improved while the storage property is improved.

이처럼, 저유전성을 가지면서도 우수한 기계적 강도와 탄성률을 갖는 절연막을 제조하고자 하는 여러가지 시도가 있었으나, 반도체 소자용 저유전 절연막 또는 초저유전의 다공성 절연막의 절연성과 기계적 강도를 동시에 향상시키는 만족할만한 결과는 아직까지 미흡한 실정이다.As described above, various attempts have been made to produce an insulating film having low dielectric properties and excellent mechanical strength and elastic modulus. However, satisfactory results of simultaneously improving the insulation and mechanical strength of the low dielectric insulating film or the ultra-low dielectric porous insulating film for semiconductor devices have not been achieved. It is not enough until now.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 저유전성을 가지면서도, 동시에 기계적 강도(탄성률)가 향상된 절연막 형성용 코팅 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a coating composition for forming an insulating film having a low dielectric constant, and at the same time improved mechanical strength (elastic modulus).

본 발명의 다른 목적은 저유전성 및 기계적 강도를 현저히 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 저유전 절연막의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a low dielectric insulating film of a semiconductor device capable of significantly improving low dielectric properties and mechanical strength.

본 발명의 또 다른 목적은 저유전성 및 기계적 강도가 현저히 향상된 반도체 소자의 절연막을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an insulating film of a semiconductor device in which low dielectric properties and mechanical strength are significantly improved.

본 발명의 또 다른 목적은 저유전성 및 기계적 강도가 우수한 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device including an insulating film excellent in low dielectric properties and mechanical strength.

도 1은 실시예 1에 의하여 제조된 유기폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 중 히드록시기의 몰비를1H-NMR로 측정한 그래프.1 is a graph measuring the molar ratio of hydroxy groups in a condensable functional group of the organopolysiloxane prepolymer prepared in Example 1 by 1 H-NMR.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 중량평균분자량이 500 내지30,000인 유기폴리실록산 전중합체; b) 유기용매 및 c) 물을 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a) an organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; It provides a coating composition for forming an insulating film comprising b) an organic solvent and c) water.

또한 본 발명은 a) 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 유기폴리실록산 전중합체를 제조하는 단계; b) i) 상기 제조된 유기폴리실록산 전중합체, ii) 유기용매 및 iii) 물을 혼합하여 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하는 단계; c) 상기 b)단계의 절연막 형성용 코팅 조성물을 반도체 소자의 기재에 도포하는 단계; 및 d) 상기 c)단계의 도포된 절연막 형성용 코팅 조성물을 건조 및 소성하여 절연막을 형성시키는 단계를 포함하는 저유전 절연막의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of: a) preparing an organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; b) mixing the i) prepared organic polysiloxane prepolymer, ii) an organic solvent, and iii) water to prepare a coating composition for forming an insulating film; c) applying the coating composition for forming an insulating film of step b) to the substrate of the semiconductor device; And d) drying and baking the coated coating composition for forming an insulating film of step c) to form an insulating film.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조되고, 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 가지는 유기폴리실록산 중합체를 포함하는 반도체 소자용 저유전 절연막을 제공한다.In another aspect, the present invention is a repeating unit prepared by the above method, the one or more silane compounds selected from the group consisting of silane compounds represented by the following formulas (1) to (3), the dimer or oligomer prepared therefrom hydrolyzed and condensation reaction The branch provides a low dielectric insulating film for semiconductor devices comprising an organopolysiloxane polymer.

[화학식 1][Formula 1]

상기 식에서,Where

R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine,

R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2,

[화학식 2][Formula 2]

상기 식에서,Where

R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine,

R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms,

q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2,

[화학식 3][Formula 3]

상기 식에서,Where

R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine,

R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3임.)R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3.

R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine,

R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7.

또한 본 발명은 상기의 방법으로 반도체 소자용 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.The present invention also provides a semiconductor device comprising an insulating film for a semiconductor device by the above method.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 저유전성과 기계적 물성이 동시 향상되는 절연막 제조를 위한 조성물에 대하여 연구하던 중, 산 촉매 존재 하에서 제조된 특정의 저분자량의 유기폴리실록산 전중합체와 특정량의 물을 함유하는 조성물을 이용하여 절연막을 제조할 경우에, 물을 함유하지 않거나, 또는 미량의 물을 함유하는 조성물을 이용하여 절연막을 제조하는 경우보다 저유전성을 나타내면서도 기계적 강도가 우수한 절연막을 얻을 수 있으나, 특정량의 이상으로 물을 첨가시에는 더 이상 기계적 강도의 향상이 일어나지 않고 저장성, 코팅성 등의 물성저하를 가져옴을 발견하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention have been studying a composition for preparing an insulating film in which low dielectric properties and mechanical properties are simultaneously improved, using a specific low molecular weight organopolysiloxane prepolymer prepared in the presence of an acid catalyst and a composition containing a specific amount of water. When the insulating film is prepared, an insulating film having low dielectric properties and excellent mechanical strength can be obtained than when the insulating film is prepared using a composition containing no water or containing a small amount of water. When water is added, the mechanical strength is no longer improved, and the physical properties such as storage property and coating property are found to be lowered, thereby completing the present invention.

반도체 소자용 저유전 절연막은 유기폴리실록산 전중합체를 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물을 기재에 도포하고 베이크(bake) 공정을 통해 제조되며, 상기 베이크 공정 중에 유기폴리실록산에 있는 실란올기가 축합반응하면서 Si-O-Si 결합을 형성한다. 이 때, 상기 조성물 내에 물이 존재할 경우에는 실란올 관능기와 물이 수소 결합을 이루며, 베이크(bake) 공정 중에 분자간 축합반응(intermolecular condensation)을 향상시켜 네트워크(network) 구조를 형성하며, 반응 속도가 빨라져서 가교 밀도가 더욱 증가할 수 있어 기계적 강도가 향상될 수 있다.The low dielectric insulating film for semiconductor devices is prepared by applying a coating composition for forming an insulating film containing an organopolysiloxane prepolymer to a substrate and baking, and the silanol groups in the organic polysiloxane are condensation reaction during the baking process. Forms an O-Si bond. In this case, when water is present in the composition, the silanol functional group and the water form hydrogen bonds, and improve the intermolecular condensation during the bake process to form a network structure, the reaction rate is It can be faster, so that the crosslinking density can be further increased, and thus the mechanical strength can be improved.

본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물은 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 유기폴리실록산 전중합체, 유기용매 및 물을 포함한다.The coating composition for forming an insulating film of the present invention includes an organopolysiloxane prepolymer, an organic solvent, and water having a weight average molecular weight of 500 to 30,000.

효과적으로 저유전성 특성과 기계적 강도를 향상시키기 위해서는, 상기 유기폴리실록산 전중합체의 중량 평균 분자량이 500 내지 30,000인 것이 바람직하고, 바람직 하기로는 500 내지 10,000 인 것이 더 바람직하다In order to effectively improve low dielectric properties and mechanical strength, the weight average molecular weight of the organopolysiloxane prepolymer is preferably 500 to 30,000, more preferably 500 to 10,000.

중량평균분자량이 500 미만인 경우에는 코팅성이 저하될 우려가 있다. 또한, 유기폴리실록산 전중합체의 중량평균분자량이 30,000을 초과하는 경우에는 관능기의 수도 현저히 감소하게 되어 기계적 강도의 증가 효과가 미미하다. 또한, 중량평균 분자량 30,000 이하의 유기폴리실록산 전중합체와 중량평균 분자량 30,000 초과의 유기폴리실록산 전중합체를 혼합하는 경우에도 저분자량의 유기폴리실록산 전중합체가 고분자량의 유기폴리실록산 전중합체의 기공 형성을 억제하여 저유전성을 구현하기 어렵다.If the weight average molecular weight is less than 500, there is a fear that the coating property is lowered. In addition, when the weight average molecular weight of the organopolysiloxane prepolymer exceeds 30,000, the number of functional groups is significantly reduced, and the effect of increasing mechanical strength is insignificant. In addition, even when the organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 30,000 or less and the organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of more than 30,000 are mixed, the low molecular weight organopolysiloxane prepolymer suppresses the formation of pores of the high molecular weight organopolysiloxane prepolymer. Dielectricity is difficult to implement.

또한, 유기폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 전체에 대한 히드록시기의 몰비가 80% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 더 바람직하다. 히드록시기의 비율이 80 % 미만인 경우에는 물과 작용하는 관능기의 수가 적고, 또한 가교 밀도가 낮아져 기계적 특성의 향상을 기대하기 어렵다.Moreover, it is preferable that the molar ratio of the hydroxyl group with respect to the whole condensable functional group of the organopolysiloxane prepolymer is 80% or more, and it is more preferable that it is 90% or more. When the proportion of the hydroxy group is less than 80%, the number of functional groups that interact with water is small, and the crosslinking density is low, so that it is difficult to expect improvement in mechanical properties.

또한, 유기폴리실록산 전중합체의 제조에 사용되는 실란화합물에 있어서, 실리콘 원자당 가수분해가능하지 않은 관능기 수의 비율(관능기/Si)의 비율이 0.35 내지 0.75인 실란화합물이 최종적으로 제조되는 절연막의 기계적 강도 및 절연 특성 측면에서 바람직하다. 상기 관능기/Si의 비율이 0.35 미만일 경우에, 기계적 강도는 우수하나 저유전 특성이 나쁘고, 0.75 를 초과할 경우에, 축합 반응성 관능기가 적어 그 기계적 강도 향상이 미미 할 수 있고 또한 가교 밀도가 낮아 기계적 강도가 우수하지 못하다.In addition, in the silane compound used for the preparation of the organopolysiloxane prepolymer, the mechanical properties of the insulating film on which a silane compound having a ratio of functional group / Si (non-hydrolysable functional groups per silicon atom) of 0.35 to 0.75 are finally produced. Preferred in terms of strength and insulation properties. When the functional group / Si ratio is less than 0.35, the mechanical strength is excellent but the low dielectric properties are bad, and when the ratio is more than 0.75, the condensation-reactive functional group may be small, so that the mechanical strength improvement may be insignificant, and the crosslinking density is low. The strength is not good.

상기 유기폴리실록산 전중합체로는 실리콘, 산소, 탄소 및 수소를 포함하는 유기폴리실록산 전중합체이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분자 내에, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 포함하는 것을 사용할 수 있다.As the organopolysiloxane prepolymer, any organic polysiloxane prepolymer including silicon, oxygen, carbon, and hydrogen may be used. Preferably, the organopolysiloxane prepolymer may be selected from the group consisting of silane compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3 in the molecule: One or more silane compounds, dimers or oligomers produced therefrom, may be used that contain repeating units hydrolyzed and condensed.

[화학식 1][Formula 1]

상기 식에서,Where

R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine,

R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2,

[화학식 2][Formula 2]

상기 식에서,Where

R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine,

R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms,

q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2,

[화학식 3][Formula 3]

상기 식에서,Where

R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine,

R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3임.)이고,R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3;

R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine,

R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms,

m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7.

본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물에 사용되는 상기 유기용매는 절연막의 코팅성에 나쁜 영향을 주지 않는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있으나, 에테르계 용매 또는 에스테르계 용매를 사용하는 것이 바람직하다.The organic solvent used in the coating composition for forming an insulating film of the present invention can be used as long as it does not adversely affect the coating property of the insulating film, but it is preferable to use an ether solvent or an ester solvent.

상기 용매의 예를 들면 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 또는 프로필렌글리콜 디프로필에테르 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, i-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 또는 프로필렌글리콜 디아세테이트 등의 에스테르계 용매 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the solvent include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene Ether solvents such as glycol monopropyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, or propylene glycol dipropyl ether; Diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene Ester solvent, such as glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or propylene glycol diacetate, etc. can be used 1 type, or 2 or more types.

또한, 상기 용매 중에서도 특히 말단에 히드록시기를 포함하지 않는 비알코올계 에테르계 용매 또는 비알코올계 에스테르계 용매를 사용하는 것이 기계적 강도의 측면에서 더 바람직하다.Among the above solvents, it is more preferable to use a non-alcohol ether solvent or a non-alcohol ester solvent which does not contain a hydroxyl group at the terminal, in view of mechanical strength.

상기 유기용매는 상기 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여 200 내지 2,000 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 유기용매의 함량이 200 중량부 미만일 경우에는 코팅성이 나빠질 수 있고 절연막의 보존안전성이 떨어질 수 있으며, 2,000 중량부를 초과하는 경우에는 충분한 두께의 절연막을 얻을 수 없다.The organic solvent is preferably included in an amount of 200 to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer. When the content of the organic solvent is less than 200 parts by weight, the coating property may deteriorate and the storage safety of the insulating film may be deteriorated. When the content of the organic solvent exceeds 2,000 parts by weight, an insulating film having a sufficient thickness may not be obtained.

본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물에 사용되는 물은 실란화합물의 가수분해로 사용되나, 최종 코팅 조성물에서는 특정 함량으로 포함된다. 상기 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여 4 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 40 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다. 물의 함량의 4 중량부 미만일 경우에는 기계적 강도 및 저유전 특성의 향상이 미미하고, 물의 함유량이 60 중량부를 초과하는 경우에는 기계적 강도가 더 향상되지는 않는다. 반면에 코팅 용매와의 상용성으로 인하여 코팅성이 저하될 수 있으며, 용액의 저장 안정성이 나빠질 수 있다.Water used in the coating composition for forming an insulating film of the present invention is used as a hydrolysis of the silane compound, but is included in a specific content in the final coating composition. It is preferably included 4 to 60 parts by weight, more preferably 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer. When the content of water is less than 4 parts by weight, the improvement in mechanical strength and low dielectric properties is insignificant, and when the content of water exceeds 60 parts by weight, the mechanical strength is not further improved. On the other hand, due to compatibility with the coating solvent may reduce the coating property, the storage stability of the solution may be worse.

본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물은 2.5 이하의 유전상수를 갖는 절연막을 제조하기 위해서, 절연막 내에 일정한 크기의 기공을 고르게 분포시키기 위한 기공 형성 물질을 더 포함할 수 있다.The coating composition for forming an insulating film of the present invention may further include a pore forming material for uniformly distributing pores of a predetermined size in the insulating film in order to manufacture an insulating film having a dielectric constant of 2.5 or less.

상기 기공 형성 물질로는 유기폴리실록산 전중합체 및 유기용매와 상용성을 가지면서 200 내지 450℃에서 열분해 가능한 것이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 바람직하게는 선형 유기분자 또는 고분자, 가교형(cross-linked) 유기분자 또는 고분자, 하이퍼브렌치형(hyper-branched) 유기분자 또는 고분자, 또는 덴드리머형(dendrimer) 유기분자 또는 고분자 등을 사용할 수 있다.The pore-forming material may be used as long as it is compatible with the organopolysiloxane prepolymer and the organic solvent and can be thermally decomposed at 200 to 450 ° C. Preferably, linear organic molecules or polymers and cross-linked organic compounds are used. A molecule or a polymer, a hyper-branched organic molecule or a polymer, or a dendrimer organic molecule or a polymer may be used.

상기 기공 형성 물질의 바람직한 예로는 반복단위의 탄소수가 2 내지 12인 지방족 에테르 또는 폴리에테르, 지방족 에스테르 또는 폴리에스테르, 지방족카보네이트 또는 폴리카보네이트 및 지방족 아크릴레이트 또는 폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 기공 형성 물질의 분자량은 폴리스틸렌 환산 중량 평균 분자량으로 500 내지 100,000인 것이 바람직하며, 500 내지 50,000인 것이 더 바람직하다.Preferred examples of the pore-forming material include aliphatic ethers or polyethers having 2 to 12 carbon atoms of repeating units, aliphatic esters or polyesters, aliphatic carbonates or polycarbonates, and aliphatic acrylates or polyacrylates. The molecular weight of the pore-forming material is preferably in the range of 500 to 100,000, more preferably in the range of 500 to 50,000 in terms of the polystyrene equivalent weight average molecular weight.

또한, 상기 기공 형성 물질은 유기폴리실록산 전중합체와의 상용성을 향상시키기 위하여 분자 내에 실란화합물을 함유할 수 있으며, 이렇게 실란화합물을 함유한 기공 형성 물질은 상기 유기폴리실록산 전중합체 제조시 첨가하여 공중합시킬 수도 있다.In addition, the pore forming material may contain a silane compound in the molecule to improve compatibility with the organopolysiloxane prepolymer, and the pore forming material containing the silane compound may be added and copolymerized when preparing the organopolysiloxane prepolymer. It may be.

상기 기공 형성 물질은 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 5 내지 100 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다. 기공 형성 물질의 함량이 100 중량부를 초과하는 경우에는 절연막의 기계적 강도가 떨어진다.The pore-forming material is preferably included in 100 parts by weight or less, more preferably 5 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer. When the content of the pore-forming material exceeds 100 parts by weight, the mechanical strength of the insulating film is lowered.

상기 절연막 형성용 코팅 조성물은 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 유기폴리실록산 전중합체를 제조하는 단계와 상기 제조된 유기폴리실록산 전중합체를 유기용매 및 물과 혼합하는 단계를 통해 제조된다.The insulating film forming coating composition is prepared by preparing an organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500 to 30,000, and mixing the prepared organopolysiloxane prepolymer with an organic solvent and water.

이 때, 상기 유기폴리실록산 전중합체는 실란화합물과 산촉매 및 물 또는 물과 유기용매의 혼합물을 혼합하고, pH 4이하, 바람직하게는 pH 1 내지 4의 산성 조건에서 가수분해 및 축합반응시켜 제조할 수 있다.At this time, the organopolysiloxane prepolymer may be prepared by mixing a silane compound with an acid catalyst and a mixture of water or an organic solvent, and hydrolyzing and condensation reaction under acidic conditions of pH 4 or less, preferably pH 1 to 4. have.

상기 중합에 사용되는 실란화합물은 실리콘, 산소, 탄소 및 수소를 포함하는 실란화합물이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 실란화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머를 사용할 수 있다.The silane compound used for the polymerization may be any silane compound containing silicon, oxygen, carbon and hydrogen, preferably at least one silane compound selected from the silane compounds represented by the above formulas (1) to (3), Dimers or oligomers prepared therefrom can be used.

또한, 상기 유기폴리실록산 전중합체의 제조시 사용되는 산 촉매는 실란화합물의 가수분해 및 축합반응을 촉진시키는 작용을 한다. 상기 산 촉매의 예는 크게 제한이 없으며, 바람직한 예로는 염산, 질산, 황산, 인산, 불산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 모노클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플로로아세트산, 옥살산, 말론산, 술폰산, 프탈산, 푸마르산, 구연산, 말레산, 올레산, 메틸말론산, 아디프산, p-아미노벤조산, 또는 p-톨루엔술폰산 등이 있다. 상기 촉매는 1 종 또는 2 종 이상을 동시에 또는 단계적으로 사용할 수 있다.In addition, the acid catalyst used in the preparation of the organopolysiloxane prepolymer serves to promote hydrolysis and condensation of the silane compound. Examples of the acid catalyst are not particularly limited, and preferred examples thereof include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanic acid, hexanoic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, Trifluoroacetic acid, oxalic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, maleic acid, oleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, p-aminobenzoic acid, or p-toluenesulfonic acid. The said catalyst can use 1 type (s) or 2 or more types simultaneously or stepwise.

상기 촉매의 첨가량은 반응 조건에 따라 조절할 수 있으며, 바람직하게는 유기폴리실록산 전중합체 제조에 사용되는 실란화합물 1 몰에 대해 2몰 이하로 사용하는 것이 바람직하며, 0.000001 내지 2 몰을 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 촉매의 양이 실란화합물 1 몰 당 2 몰을 초과할 경우에는 낮은 농도에서도 반응 속도가 매우 빨라 분자량 조절이 어렵고, 쉽게 겔이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.The addition amount of the catalyst can be adjusted according to the reaction conditions, preferably used less than 2 moles per mole of the silane compound used in the preparation of the organopolysiloxane prepolymer, more preferably 0.000001 to 2 moles are used. Do. When the amount of the catalyst exceeds 2 mol per mol of the silane compound, even at low concentrations, the reaction rate is very fast, making it difficult to control the molecular weight and easily causing gel.

상기 유기폴리실록산 전중합체는 물과 유기용매의 존재 하에서 반응시켜 제조하거나, 유기용매 없이 물만 있는 상태에서 벌크로 반응시켜 제조하거나, 또는 상기 두가지의 반응을 단계적으로 실시하여 제조할 수 있다.The organopolysiloxane prepolymer may be prepared by reacting in the presence of water and an organic solvent, or by reacting in bulk in the presence of water without an organic solvent, or may be prepared by performing the two reactions stepwise.

이 때, 사용되는 물의 함량은 상기 실란화합물 1몰에 대하여 3 내지 40 몰로 포함되는 것이 바람직하다. 물의 함량이 3 몰 미만인 경우에는 작용기의 가수분해 반응이 충분히 일어지 않아 물성에 나쁜 영향을 미치며, 하며, 40 몰을 초과하는 경우에는 반응 용액이 불균일해지는 단점이 있다.At this time, the amount of water to be used is preferably contained in 3 to 40 moles with respect to 1 mole of the silane compound. If the amount of water is less than 3 moles, the hydrolysis reaction of the functional groups does not occur sufficiently, which adversely affects the physical properties. If the content is more than 40 moles, the reaction solution is uneven.

상기 유기폴리실록산 전중합체의 제조에 사용되는 유기용매는 실란화합물 또는 실란 올리고머의 가수분해 및 축합반응에 큰 지장을 초래하지 않으면 큰 제한이 없다. 다만, 바람직하기로는 n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 시클로 헥산, 또는 메틸시클로 헥산 등의 지방족 탄화 수소계 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 크실렌, 트리메틸 벤젠, 에틸 벤젠, 또는 메틸 에틸 벤젠 등의 방향족 탄화 수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케톤, 메틸-i-부틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 또는 아세틸아세톤 등의 케톤계 용매; 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로 퓨란, 에틸에테르, n-프로필에테르, i-프로필에테르, n-부틸에테르, 디글라임(diglyme), 디옥신, 디메틸디옥신, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 또는 프로필렌글리콜 디프로필에테르 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, i-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 또는 프로필렌글리콜 디아세테이트 등의 에스테르계 용매; 또는 N-메틸피롤리돈, 포름아마이드, N-메틸포름아마이드, N-에틸포름아마이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디에틸포름아마이드, N-메틸아세트아마이드, N-에틸아세트아마이드, N,N-디메틸아세트아마이드, 또는 N,N-디에틸아세트아마이드 등의 아마이드계 용매 등을 사용할 수 있다. 상기 유기용매는 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent used in the preparation of the organopolysiloxane prepolymer is not particularly limited as long as it does not cause great trouble in the hydrolysis and condensation reaction of the silane compound or the silane oligomer. Preferably, aliphatic hydrocarbon solvents such as n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, 2,2,4-trimethylpentane, cyclohexane, or methylcyclo hexane; Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, xylene, trimethyl benzene, ethyl benzene, or methyl ethyl benzene; Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl-i-butyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, or acetylacetone; Tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, ethyl ether, n-propyl ether, i-propyl ether, n-butyl ether, diglyme, dioxin, dimethyldioxine, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl Ether solvents such as ether or propylene glycol dipropyl ether; Diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene Ester solvents such as glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or propylene glycol diacetate; Or N-methylpyrrolidone, formamide, N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetide Amide solvents such as amide, N, N-dimethylacetamide, or N, N-diethylacetamide can be used. The said organic solvent can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

상기 유기폴리실록산 전중합체 제조시 가수분해 및 축합반응의 반응온도는 큰 제한이 없으나, 0 내지 100 ℃의 온도에서 반응시키는 것이 바람직하다. 또한 반응온도는 반응 동안 일정한 온도로 유지해도 좋고, 단속적 또는 연속적으로 온도를 조절하면서 반응시켜도 좋다.Although the reaction temperature of the hydrolysis and condensation reaction in the preparation of the organopolysiloxane prepolymer is not particularly limited, it is preferable to react at a temperature of 0 to 100 ℃. The reaction temperature may be maintained at a constant temperature during the reaction, or may be reacted while controlling the temperature intermittently or continuously.

상기 반응과정에서 반응 부산물인 저급 알코올이 발생하게 되는데, 이러한 저급알코올은 코팅성 및 절연막의 기계적 물성을 저하시킬 수 있다. 또한 반응 부산물인 저급 알코올 이외에 높은 비등점(boiling point)을 갖는 알코올 용매가 포함되는 경우에도 유기폴리실록산 전중합체의 관능기와 치환 반응이 가능하므로 기계적 물성 측면에서 바람직하지 않으므로, 상기 알코올 성분은 가능한 한 적은 것이 바람직하다.In the reaction process, a lower alcohol, which is a reaction byproduct, is generated. The lower alcohol may lower the coating property and the mechanical properties of the insulating film. In addition, even when the alcohol solvent having a high boiling point (boiling point) is included in addition to the lower alcohol, which is a reaction by-product, the functional group of the organopolysiloxane prepolymer is capable of substitution reaction, which is not preferable in terms of mechanical properties. desirable.

상기 방법으로 제조되는 유기폴리실록산 전중합체는 분자 내에 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 포함하며, 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 것이 바람직하다.The organopolysiloxane prepolymer prepared by the above method is a repeating unit in which at least one silane compound selected from the group consisting of silane compounds represented by Formulas 1 to 3 in the molecule, a dimer or oligomer prepared therefrom is hydrolyzed and condensed. It includes, it is preferable that the weight average molecular weight is 500 to 30,000.

상기 유기폴리실록산 전중합체를 포함하는 본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하기 위하여, 상기 유기폴리실록산 전중합체의 제조에 사용된 유기용매를 그대로 절연막 형성용 코팅 조성물의 유기용매로 사용할 수 있고, 상기 유기폴리실록산 전중합체 제조시 사용된 유기용매 중에서 특정 유기용매를 제거하고, 새로운 용매를 첨가하여 사용할 수도 있으며, 상기 유기폴리실록산 전중합체 제조시 사용된 유기용매를 모두 제거하고, 코팅성이 우수한 유기용매를 첨가하여 사용할 수도 있다.In order to manufacture the coating composition for forming an insulating film of the present invention comprising the organopolysiloxane prepolymer, the organic solvent used in the preparation of the organic polysiloxane prepolymer may be used as an organic solvent of the coating composition for forming an insulating film as it is, the organic The specific organic solvent may be removed from the organic solvent used in the preparation of the polysiloxane prepolymer, and a new solvent may be added. The organic solvent used in the preparation of the organic polysiloxane prepolymer may be removed, and the organic solvent having excellent coating property may be added. It can also be used.

상기 코팅성이 우수한 유기용매의 바람직한 예로는 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 또는 프로필렌글리콜 디프로필에테르 등의 에테르계 용매; 디에틸카보네이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, i-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸락테이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 또는 프로필렌글리콜 디아세테이트 등의 에스테르계 용매 등이 있으며, 이 중에서 하나 또는 둘 이상 혼합용매를 사용할 수 있다.Preferable examples of the organic solvent having excellent coating properties include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol. Ether solvents such as monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, or propylene glycol dipropyl ether; Diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene Ester solvents such as glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, or propylene glycol diacetate; and the like, and one or two or more mixed solvents may be used.

또한, 상기 용매 중에서도 말단에 히드록시기를 포함하지 않는 비알코올계 에테르계 용매 또는 비알코올계 에스테르계 용매를 사용하는 것이 기계적 강도 측면에서 더 바람직하다.In addition, it is more preferable in terms of mechanical strength to use a non-alcohol ether solvent or a non-alcohol ester solvent which does not contain a hydroxy group at the end of the solvent.

상기 방법으로 제조되는 절연막 형성용 코팅 조성물은 i) 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여, ii) 유기용매 200 내지 2000 중량부 및 iii) 물 4 내지 60 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.The coating composition for forming an insulating film prepared by the above method preferably includes i) 200 to 2000 parts by weight of the organic solvent and iii) 4 to 60 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer.

또한, 상기 조성물은 2.5 이하의 유전상수를 갖는 절연막을 제조하기 위해서 기공 형성 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, the composition may further include a pore-forming material to prepare an insulating film having a dielectric constant of 2.5 or less.

상기 기공 형성 물질로는 유기폴리실록산 전중합체 및 유기용매와 상용성을 가지면서 200 내지 450℃에서 열분해 가능한 것이면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 바람직하게는 선형 유기분자 또는 고분자, 가교형(cross-linked) 유기분자 또는 고분자, 하이퍼브렌치형(hyper-branched) 유기분자 또는 고분자, 또는 덴드리머형(dendrimer) 유기분자 또는 고분자 등을 사용할 수 있다.The pore-forming material may be used as long as it is compatible with the organopolysiloxane prepolymer and the organic solvent and can be thermally decomposed at 200 to 450 ° C. Preferably, linear organic molecules or polymers and cross-linked organic compounds are used. A molecule or a polymer, a hyper-branched organic molecule or a polymer, or a dendrimer organic molecule or a polymer may be used.

본 발명에서는 상기와 같은 성분을 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물을 기재에 도포한 후, 건조 및 소성하여 제조되는 반도체 소자의 저유전 절연막을 제공한다.The present invention provides a low dielectric insulating film of a semiconductor device manufactured by applying a coating composition for forming an insulating film including the above components to a substrate, followed by drying and baking.

상기 기재는 실리콘 웨이퍼, SiO2웨이퍼, SiN 웨이퍼, 또는 화합물 반도체 등을 사용할 수 있다.The substrate may be a silicon wafer, a SiO 2 wafer, a SiN wafer, a compound semiconductor, or the like.

상기 절연막 형성용 코팅 조성물을 도포하는 방법은 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스핀코트법, 침지법, 롤 코트법, 스프레이법 등을 실시하여 일정 두께의 막을 형성할 수 있고, 더 바람직하게는 반도체 장치의 다층회로 층간 절연막을 제조할 경우에 있어서, 스핀 코트법을 사용하는 것이 좋다.As a method of applying the coating composition for forming an insulating film, a conventional coating method may be used, and preferably, a film having a predetermined thickness may be formed by spin coating, dipping, roll coating, spraying, or the like. Preferably, when manufacturing a multilayer circuit interlayer insulating film of a semiconductor device, it is preferable to use a spin coat method.

상기 절연막은 코팅 조성물의 점도와 스핀코우터의 회전 속도를 변화시켜 막 두께를 조절할 수 있으며, 통상적으로 반도체 장치의 다층회로구조의 층간 절연막으로 사용하는 경우에는 절연막의 두께가 0.05 내지 2 ㎛인 것이 적당하다.The insulating film may control the film thickness by changing the viscosity of the coating composition and the rotational speed of the spin coater. In general, when the insulating film is used as an interlayer insulating film of a multilayer circuit structure of a semiconductor device, the thickness of the insulating film is 0.05 to 2 μm. It is suitable.

상기 절연막은 코팅 조성물을 코팅한 후, 건조공정과 소성(경화)공정을 거쳐 3차원 구조의 저유전 절연막을 형성할 수 있다. 건조공정은 통상적인 방법으로 진행될 수 있으며, 프리베이크(pre-bake) 공정과 소프트베이크(soft-bake) 공정을 포함할 수 있다. 상기 프리베이크 공정 중에는 사용한 유기용매를 서서히 증발시키고, 소프트베이크 공정 중에는 관능기의 일정량을 가교시키며, 이후의 소성공정 중에는 잔류관능기를 더욱 반응시킨다.After the insulating film is coated with the coating composition, a low dielectric insulating film having a three-dimensional structure may be formed through a drying process and a baking (curing) process. The drying process may be performed by conventional methods, and may include a pre-bake process and a soft-bake process. During the prebaking step, the used organic solvent is gradually evaporated, during the softbaking step, a certain amount of the functional group is crosslinked, and the remaining functional group is further reacted during the subsequent baking step.

상기 건조공정은 50 내지 250 ℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도가 50℃ 미만인 경우에는 충분한 건조가 일어나지 않으며, 250℃를 초과하는 경우에는 충분히 건조되지 않은 상태에서 경화가 진행되어 균일한 절연막을 형성시킬 수 없다.The drying step is preferably carried out at a temperature of 50 to 250 ℃. When drying temperature is less than 50 degreeC, sufficient drying does not arise, and when it exceeds 250 degreeC, hardening may advance in the state which is not fully dried, and it cannot form a uniform insulating film.

또한, 상기 소성공정은 적어도 300 ℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하며, 300 내지 500 ℃의 온도에서 실시하는 것이 더 바람직하다. 소성온도가 300 ℃ 미만일 경우에는 유기 폴리실록산 중합체의 잔류관능기의 축중합이 완전히 일어나지 않아 절연막의 강도가 저하되고, 잔류관능기의 존재로 인하여 유전특성이 저하될 수 있다. 또한 소성온도의 상한은 본 발명의 저유전 절연막의 열적 안정성과 이를 이용하여 제조된 반도체 소자에 따라 적절히 조절할 수 있다.Moreover, it is preferable to perform the said baking process at the temperature of at least 300 degreeC, and it is more preferable to carry out at the temperature of 300-500 degreeC. When the firing temperature is less than 300 ° C., condensation polymerization of the residual functional groups of the organic polysiloxane polymer does not occur completely, and thus the strength of the insulating film is lowered, and the dielectric properties may be lowered due to the presence of the residual functional groups. In addition, the upper limit of the firing temperature can be appropriately adjusted according to the thermal stability of the low dielectric insulating film of the present invention and the semiconductor device manufactured using the same.

상기 건조공정과 소성공정은 연속적으로 일정한 속도로 승온시키면서 실시할 수도 있고, 또한 단속적으로 실시할 수도 있다. 단속적으로 실시할 경우, 건조공정 및 소성공정을 각각 1 분 내지 5 시간 동안 수행하는 것이 좋다. 이때 가열방법은 핫플레이트, 오븐, 퍼니스 등을 사용할 수 있고, 가열 분위기는 질소, 아르곤, 헬륨 등과 같은 불활성 기체분위기, 산소함유 기체(예를 들면, 공기 등) 등과 같은 산소 분위기, 진공상태, 또는 암모니아 및 수소를 함유하는 기체분위기 등을 사용할 수 있다. 상기 가열방법은 건조공정과 소성공정이 모두 같은 가열방법으로 실시할 수도 있으며, 각각 다른 방법으로 실시할 수도 있다.The drying step and the firing step may be carried out while continuously increasing the temperature at a constant rate, or may be carried out intermittently. When intermittently, it is preferable to perform the drying process and the firing process for 1 minute to 5 hours, respectively. In this case, the heating method may be a hot plate, an oven, a furnace, or the like, and the heating atmosphere may be an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon or helium, an oxygen atmosphere such as an oxygen-containing gas (for example, air, etc.), a vacuum state, or A gas atmosphere containing ammonia and hydrogen can be used. The heating method may be performed by the same heating method as the drying step and the firing step, or may be performed by different methods.

또한, 본 발명은 상기와 같이 제조되는 절연막 및 이 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제공하는 바, 상기와 같이 수득한 절연막은 절연성이 우수하고, 기계적 강도가 모두 우수하기 때문에, 고밀도집적회로(LSI:Large Scale Integration), 시스템 고밀도 집적회로(LSI), DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM 등의 반도체 소자용 층간 절연막, 반도체 소자 층간 캡핑막(capping layer), 하드 마스크막(hard mask layer), 에치 스톱막(etch stop layer) 등의 용도로 사용하기 좋다. 이 밖에 여러용도의 보호막 및 절연막으로도 사용가능하며, 예를 들면, 반도체 소자 표면 코팅막 등의 보호막, 다층배선 기판의 층간 절연막, 액정표시 소자용의 보호막, 절연 방지막 등에 사용할 수 있다.In addition, the present invention provides an insulating film manufactured as described above and a semiconductor device including the insulating film. Since the insulating film obtained as described above has excellent insulating property and excellent mechanical strength, the high density integrated circuit (LSI: Large scale integration, system high density integrated circuit (LSI), interlayer insulating film for semiconductor devices such as DRAM, SDRAM, RDRAM, D-RDRAM, semiconductor device interlayer capping layer, hard mask layer, etch Good for use as an etch stop layer. In addition, it can be used as a protective film and an insulating film of various uses, for example, a protective film such as a semiconductor device surface coating film, an interlayer insulating film of a multilayer wiring substrate, a protective film for a liquid crystal display device, an insulation prevention film and the like.

본 발명에 따른 절연막 형성용 코팅 조성물, 이 조성물이 도포되어 경화된 반도체 소자의 절연막, 및 이 절연막을 포함하는 반도체 소자는 저유전성과 기계적 강도가 현저히 향상되는 효과가 있다.The coating composition for forming an insulating film according to the present invention, the insulating film of a semiconductor device to which the composition is applied and cured, and a semiconductor device including the insulating film have an effect of remarkably improving low dielectric properties and mechanical strength.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

실시예 1Example 1

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

유기용매인 테트라하이드로퓨란 490 g에 메틸트리메톡시 실란 100.0 g과 테트라메톡시 실란 111.75 g을 가한 후, 0.01 N 농도의 질산 수용액 185 g을 천천히 첨가하였다. 이를 30 분간 실온에서 반응시킨 후, 온도를 서서히 올려 가열, 환류하면서 밤샘반응(약 16시간)시켰다. 반응완료 후, 반응용액을 디에틸에테르 용매로 희석시키고, pH가 중성이 될 때까지 물로 씻어주었다. 얻어진 유기층에 황산 마그네슘을 가하여 남아 있는 물을 완전히 제거하고, 나머지 유기층의 용매를 진공오븐에서 완전히 제거하고, 유기폴리실록산 전중합체를 얻었다. 이 때 얻어진 유기폴리실록산 전중합체의 중량평균 분자량은 2,500이었다. 이렇게 얻어진 유기폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 중 히드록시기의 몰비는 90% 이다. 상기 유기폴리실록산 전중합체를 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 용매에 20 중량% 용액이 되도록 녹여서 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.100.0 g of methyltrimethoxy silane and 111.75 g of tetramethoxy silane were added to 490 g of an organic solvent, tetrahydrofuran, and then 185 g of a nitric acid aqueous solution having a concentration of 0.01 N was slowly added. After reacting this at room temperature for 30 minutes, the temperature was gradually raised and heated and refluxed for about 16 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was diluted with diethyl ether solvent and washed with water until the pH was neutral. Magnesium sulfate was added to the obtained organic layer to completely remove the remaining water, and the solvent of the remaining organic layer was completely removed in a vacuum oven to obtain an organopolysiloxane prepolymer. The weight average molecular weight of the organopolysiloxane prepolymer obtained at this time was 2,500. The molar ratio of the hydroxy group in the condensable functional group of the organopolysiloxane prepolymer thus obtained is 90%. The organopolysiloxane prepolymer was dissolved in a 20% by weight solution in propylene glycol methyl ether acetate solvent to prepare a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

상기 제조된 절연막 형성용 코팅 조성물 20 g에 물 1.0 g을 첨가한 후 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅하여 박막을 얻고, 핫플레이트(hot plate)에서 80 ℃, 150 ℃에서 각각 1분씩 프리베이크하고 퍼니스(furnace)에서 430℃까지 승온시킨 다음, 1시간 동안 경화하여 절연막을 제조하였다.1.0 g of water was added to the prepared coating composition for forming an insulating film, followed by spin coating on a silicon wafer to obtain a thin film, and prebaked at a temperature of 80 ° C. and 150 ° C. for 1 minute on a hot plate, followed by a furnace. At 430 ° C. and then cured for 1 hour to form an insulating film.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.98 이고, 탄성률(Modulus)는 16.2 GPa, 경도(Hardness)는 2.45 GPa이다.The dielectric constant of the prepared insulating film is 2.98, the modulus of elasticity (Modulus) is 16.2 GPa, the hardness (Hardness) is 2.45 GPa.

실시예 2Example 2

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

실시예 1과 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Example 1 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

상기 절연막 형성용 코팅 조성물 20 g에 물 1.0 g과, 분자량이 5,000이고 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 30 중량%가 포함된 폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 트리블록 공중합체(triblock copolymer)를 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트에 20 중량%로 용해시킨 용액 8.6 g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.20 g of the coating composition for forming the insulating film, a polyethylene oxide (PEO) -polypropylene oxide (PPO) -polyethylene oxide (PEO) triblock air containing 1.0 g of water, a molecular weight of 5,000, and 30% by weight of polyethylene oxide (PEO) An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 8.6 g of a solution in which a triblock copolymer was dissolved in propylene glycol methyl ether acetate at 20 wt% was added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.26이고, 탄성률은 5.6 Gpa, 경도는 0.72GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.26, the modulus of elasticity was 5.6 Gpa, and the hardness was 0.72 GPa.

비교예 1Comparative Example 1

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

실시예 1과 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Example 1 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that water was not added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 3.16 이고, 탄성률은 14.6 GPa, 경도는 2.1 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 3.16, the modulus of elasticity was 14.6 GPa, and the hardness was 2.1 GPa.

비교예 2Comparative Example 2

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

실시예 1과 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Example 1 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

0.05 g의 물을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.05 g of water was added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 3.14 이고, 탄성률은 14.4 GPa, 경도는 2.09 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 3.14, the modulus of elasticity was 14.4 GPa, and the hardness was 2.09 GPa.

비교예 3Comparative Example 3

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

유기용매인 테트라하이드로퓨란 490 g에 메틸트리메톡시 실란 100.0 g과 테트라메톡시 실란 111.75 g을 가한 후, 0.01 N 농도의 질산 수용액 46.0 g을 천천히 첨가하였다. 이를 30 분간 실온에서 반응시킨 후, 온도를 서서히 올려 가열, 환류하면서 밤샘반응(약 16시간)시켰다. 반응완료 후, 반응용액을 디에틸에테르 용매로 희석시키고, pH가 중성이 될 때까지 물로 씻어주었다. 얻어진 유기층에 황산 마그네슘을 가하여 남아 있는 물을 완전히 제거하고, 나머지 유기층의 용매를 진공오븐에서 완전히 제거하고, 유기폴리실록산 전중합체를 얻었다. 이 때 얻어진 유기폴리실록산 전중합체의 중량평균 분자량은 3,300이었다. 이렇게 얻은 유기폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 중 히드록시기의 몰비는 60% 이다. 상기 유기폴리실록산 전중합체를 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 용매에 20 중량% 용액이 되도록 녹여서 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.100.0 g of methyltrimethoxy silane and 111.75 g of tetramethoxy silane were added to 490 g of an organic solvent, tetrahydrofuran, and then 46.0 g of a nitric acid aqueous solution having a concentration of 0.01 N was slowly added. After reacting this at room temperature for 30 minutes, the temperature was gradually raised and heated and refluxed for about 16 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was diluted with diethyl ether solvent and washed with water until the pH was neutral. Magnesium sulfate was added to the obtained organic layer to completely remove the remaining water, and the solvent of the remaining organic layer was completely removed in a vacuum oven to obtain an organopolysiloxane prepolymer. The weight average molecular weight of the organopolysiloxane prepolymer obtained at this time was 3,300. The molar ratio of the hydroxyl group in the condensable functional group of the organopolysiloxane prepolymer thus obtained is 60%. The organopolysiloxane prepolymer was dissolved in a 20% by weight solution in propylene glycol methyl ether acetate solvent to prepare a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

0.5 g의 물을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of water was added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 3.10이고, 탄성률은 12.4 GPa, 경도는 1.83 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 3.10, the modulus of elasticity was 12.4 GPa, and the hardness was 1.83 GPa.

비교예 4Comparative Example 4

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

실시예 1과 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Example 1 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 절연막을제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 2, except that water was not added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.33이고, 탄성률은 4.9 GPa, 경도는 0.60 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.33, the modulus of elasticity was 4.9 GPa, and the hardness was 0.60 GPa.

비교예 5Comparative Example 5

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

증류수 104.1 g과 에탄올 266.4 g의 혼합 용액에 메틸트리메톡시실란 7.5 g, 테트라에톡시실란 11.46 g을 가한 후, 40% 메틸아민 수용액 3.0 g을 첨가하여 60℃에서 2시간 동안 반응시킨 후, 프로필렌글리콜 모노프로필 에테르 120 g을 첨가하고, 용액 전체 무게가 60 g이 될 때까지 로터리 증발기(rotary evaporator)를 이용하여 용매를 증발시켰다. 이 때, 제조된 유기폴리실록산 전중합체의 중량평균 분자량은 890,000이었다7.5 g of methyltrimethoxysilane and 11.46 g of tetraethoxysilane were added to a mixed solution of 104.1 g of distilled water and 266.4 g of ethanol, and then 3.0 g of 40% methylamine aqueous solution was added thereto and reacted at 60 ° C. for 2 hours. 120 g of glycol monopropyl ether were added and the solvent was evaporated using a rotary evaporator until the total weight of the solution was 60 g. At this time, the weight average molecular weight of the prepared organopolysiloxane prepolymer was 890,000.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

상기 제조된 절연막 형성용 코팅 조성물 20 g에 물 1.0 g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.0 g of water was added to 20 g of the coating composition for forming an insulating film.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.21이고, 탄성률은 4.41 GPa, 경도는 0.60 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.21, the modulus of elasticity was 4.41 GPa, and the hardness was 0.60 GPa.

비교예 6Comparative Example 6

(절연막 형성용 코팅 조성물의 제조)(Manufacture of Coating Composition for Insulating Film Formation)

비교예 5와 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 5 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that water was not added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.20이고, 탄성률은 4.31 GPa, 경도는 0.59 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.20, the modulus of elasticity was 4.31 GPa, and the hardness was 0.59 GPa.

비교예 7Comparative Example 7

(절연막 형성용 코팅 조성물 I의 제조(염기촉매반응))(Preparation of Coating Composition I for Insulating Film Formation (Base Catalyst Reaction))

비교예 5와 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 5 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막 형성용 코팅 조성물 II의 제조(산촉매))(Manufacture of Coating Composition II for Insulating Film Formation (Acid Catalyst))

유기용매인 테트라하이드로퓨란 300 g에 메틸트리메톡시 실란 100.0 g과 테트라메톡시 실란 44.7 g을 가한 후, 증류수 262.2 g을 더 혼합하고, 0.1 N 농도의 질산 수용액 29.1 g을 천천히 첨가하였다. 이를 30 분간 실온에서 반응시킨 후, 온도를 서서히 올려 가열,환류하면서 밤샘반응(약 24시간)시켰다. 반응완료 후, 반응용액을 디에틸에테르 용매로 희석시키고, pH가 중성이 될 때까지 물로 씻어주었다. 얻어진 유기층에 황산 마그네슘을 가하여 남아 있는 물을 완전히 제거하고, 나머지 유기층의 용매를 진공오븐에서 완전히 제거하고, 유기폴리실록산 전중합체를 얻었다. 이때, 얻어진 유기폴리실록산 전중합체의 중량평균 분자량은 1,680이었다. 상기 유기폴리실록산 전중합체를 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 용매에 20 중량% 용액이 되도록 녹여서 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.100.0 g of methyltrimethoxy silane and 44.7 g of tetramethoxy silane were added to 300 g of an organic solvent, tetrahydrofuran. Then, 262.2 g of distilled water was further mixed, and 29.1 g of an aqueous solution of nitric acid having a concentration of 0.1 N was slowly added. After reacting this at room temperature for 30 minutes, the temperature was gradually raised and heated and refluxed overnight (about 24 hours). After completion of the reaction, the reaction solution was diluted with diethyl ether solvent and washed with water until the pH was neutral. Magnesium sulfate was added to the obtained organic layer to completely remove the remaining water, and the solvent of the remaining organic layer was completely removed in a vacuum oven to obtain an organopolysiloxane prepolymer. At this time, the weight average molecular weight of the obtained organopolysiloxane prepolymer was 1,680. The organopolysiloxane prepolymer was dissolved in a 20% by weight solution in propylene glycol methyl ether acetate solvent to prepare a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

상기 제조된 절연막 형성용 코팅 조성물 I 60 g과 절연막 형성용 코팅 조성물 II 20 g을 혼합한 용액에 3.0 g의 물을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3.0 g of water was added to a solution obtained by mixing 60 g of the coating composition I for forming the insulating film and 20 g of the coating composition II for forming the insulating film.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.49이고, 탄성률은 6.8 GPa, 경도는 1.0 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.49, the modulus of elasticity was 6.8 GPa, and the hardness was 1.0 GPa.

비교예 8Comparative Example 8

(절연막 형성용 코팅 조성물 I의 제조(염기촉매반응))(Preparation of Coating Composition I for Insulating Film Formation (Base Catalyst Reaction))

비교예 5와 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 5 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막 형성용 코팅 조성물 II의 제조(산촉매))(Manufacture of Coating Composition II for Insulating Film Formation (Acid Catalyst))

비교예 7과 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.A coating composition for forming an insulating film was prepared in the same manner as in Comparative Example 7.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 비교예 7과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.An insulating film was manufactured in the same manner as in Comparative Example 7, except that water was not added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.48이고, 탄성률은 6.7 GPa, 경도는 1.0 GPa이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.48, the modulus of elasticity was 6.7 GPa, and the hardness was 1.0 GPa.

비교예 9Comparative Example 9

(절연막 형성용 코팅 조성물 I의 제조(염기촉매반응))(Preparation of Coating Composition I for Insulating Film Formation (Base Catalyst Reaction))

비교예 5와 동일한 방법으로 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 5 was prepared a coating composition for forming an insulating film.

(절연막의 제조)(Manufacture of insulating film)

상기 절연막 형성용 코팅 조성물 20g에 분자량이 5,000이고 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 30 중량%가 포함된폴리에틸렌옥사이드(PEO)-폴리프로필렌옥사이드(PPO)-폴리에틸렌옥사이드(PEO) 트리블록 공중합체(triblock copolymer)를 0.3 g 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 절연막을 제조하였다.A polyethylene oxide (PEO) -polypropylene oxide (PPO) -polyethylene oxide (PEO) triblock copolymer having a molecular weight of 5,000 and containing 30% by weight of polyethylene oxide (PEO) in 20 g of the coating composition for forming an insulating film An insulating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g was added.

상기 제조된 절연막의 유전상수는 2.33이고, 탄성률은 4.8 GPa, 경도는 0.56이었다.The dielectric constant of the prepared insulating film was 2.33, the modulus of elasticity was 4.8 GPa, and the hardness was 0.56.

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 9 에서 제조한 절연막의 기계적 강도와 유전율을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The mechanical strength and dielectric constant of the insulating films prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 9 were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.

ㄱ) 기계적 강도 - 실리콘 웨이퍼 위에 절연막을 스핀 코팅으로 입혀 경화시킨 후, 나노인덴터를 이용하여 측정하였다.A) Mechanical strength-After the insulating film was cured by spin coating on the silicon wafer, it was measured using a nanoindenter.

ㄴ) 유전율 - MIS(metal insulator semiconductor) 방식에 의해 실리콘 웨이퍼 위에 절연막을 스핀 코팅으로 입혀 경화시킨 후, 절연막 위에 A1을 증착한 다음 1 ㎒에서 측정하였다.B) Dielectric constant-After curing by coating an insulating film on a silicon wafer by a metal insulator semiconductor (MIS) method by spin coating, A1 was deposited on the insulating film and then measured at 1 MHz.

ㄷ) 실시예 1에 의하여 제조된 유기폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 중 히드록시기의 몰비를1H-NMR로 측정하여 그 결과를 도 1에 도시하였다.C) The molar ratio of the hydroxyl group in the condensable functional group of the organopolysiloxane prepolymer prepared in Example 1 was measured by 1 H-NMR, and the result is shown in FIG. 1.

중량평균분자량Weight average molecular weight 물(g)Water (g) 기공형성물질Pore-forming substance 유전율permittivity 탄성률(GPa)Modulus of elasticity (GPa) 경도(GPa)Longitude (GPa) 실시예 1Example 1 2,5002,500 1.01.0 XX 2.982.98 16.216.2 2.452.45 실시예 2Example 2 2,5002,500 1.01.0 OO 2.262.26 5.65.6 0.720.72 비교예 1Comparative Example 1 2,5002,500 XX XX 3.163.16 14.614.6 2.102.10 비교예 2Comparative Example 2 2,5002,500 0.050.05 XX 3.143.14 14.414.4 2.092.09 비교예 3Comparative Example 3 3,3003,300 0.50.5 XX 3.103.10 12.812.8 1.831.83 비교예 4Comparative Example 4 2,5002,500 XX OO 2.332.33 4.94.9 0.600.60 비교예 5Comparative Example 5 890,000890,000 1.01.0 XX 2.212.21 4.44.4 0.60.6 비교예 6Comparative Example 6 890,000890,000 XX XX 2.202.20 4.314.31 0.590.59 비교예 7Comparative Example 7 890,000+ 1680890,000+ 1680 3.03.0 XX 2.492.49 6.86.8 1.01.0 비교예 8Comparative Example 8 890,000+ 1680890,000+ 1680 XX XX 2.482.48 6.76.7 1.01.0 비교예 9Comparative Example 9 890,000890,000 1.01.0 OO 2.332.33 4.84.8 0.560.56

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2에 의해 제조되는 절연막과 비교예 1 내지 4에 의해 제조되는 절연막을 비교해 보면, 특정의 저분자량의 유기폴리실록산 전중합체와 특정량의 물을 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물로부터 제조된 실시예 1의 절연막은 물을 포함하지 않거나 미량의 물을 포함하는 비교예 1 내지 4의 절연막보다 유전률이 낮으며, 탄성률이 높은 것을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, when comparing the insulating film prepared by Examples 1 and 2 with the insulating film prepared by Comparative Examples 1 to 4, a specific low molecular weight organopolysiloxane prepolymer and a specific amount of water It can be seen that the insulating film of Example 1 prepared from the coating composition for forming an insulating film has a lower dielectric constant and a higher elastic modulus than the insulating films of Comparative Examples 1 to 4 containing no water or containing a small amount of water.

또한, 기공 형성 물질을 첨가하여 기공을 형성시킨 실시예 2와 비교예 4의 절연막에 있어서도, 물을 포함하는 실시예 2의 절연막이 낮은 유전률과 높은 탄성률을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, in the insulating films of Example 2 and Comparative Example 4 in which pores were added to form pores, the insulating films of Example 2 containing water showed low dielectric constant and high elastic modulus.

반면에, 비교예 5 내지 9에서 보는 바와 같이 염기 반응에 의한 고분자량의 유기 폴리실록산을 함유하는 경우 건조 및 경화 공정 중에 물에 의한 유전특성 및 강도의 향상이 미미하고, 또한 비교예 5 및 9에서 보는 바와 같이 고분자량의 유기폴리실록산 전중합체를 포함하는 경우에는 효과적으로 유전 상수를 낮출 수는 있으나, 소량의 저분자의 유기폴리실록산이 기공 형성을 억제시켜 유전률이 높아지는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case of containing high molecular weight organic polysiloxane by base reaction as shown in Comparative Examples 5 to 9, the improvement of dielectric properties and strength by water during the drying and curing process is insignificant, and also in Comparative Examples 5 and 9 As shown, when the high molecular weight organopolysiloxane prepolymer is included, the dielectric constant can be effectively lowered, but a small amount of the low molecular weight organopolysiloxane suppresses pore formation, thereby increasing the dielectric constant.

또한 고분자량의 유기폴리실록산 전중합체와 기공 형성 물질을 함께 사용하는 비교예 9의 경우에는 효과적으로 기공 형성이 되지 않았고, 오히려 유전 상수가 증가되는 현상을 보였다In addition, in the case of Comparative Example 9 using a high molecular weight organopolysiloxane prepolymer and a pore-forming material, pore formation was not effective, but rather a dielectric constant was increased.

상기 표 1을 통하여, 본 발명의 절연막 형성용 코팅 조성물로부터 낮은 유전률을 가지면서도, 동시에 기계적 강도가 우수한 절연막을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.Through Table 1, it can be seen that an insulating film having excellent dielectric strength while having a low dielectric constant from the coating composition for forming an insulating film of the present invention.

본 발명에 따르면 저유전성 특성과, 기계적 강도가 동시에 현저히 향상된 절연막 형성용 코팅 조성물, 이 조성물이 도포되어 경화된 반도체 소자의 절연막, 및 이 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a coating composition for forming an insulating film, which has significantly improved low dielectric properties and mechanical strength at the same time, an insulating film of a semiconductor device to which the composition is applied and cured, and a semiconductor device including the insulating film.

Claims (18)

a) 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 유기폴리실록산 전중합체;a) organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; b) 유기용매 및b) organic solvents and c) 물c) water 을 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물.Coating composition for forming an insulating film comprising a. 제1항에 있어서, 상기 조성물은The method of claim 1, wherein the composition a) 상기 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부a) 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer b) 상기 유기용매 200 내지 2000 중량부; 및b) 200 to 2000 parts by weight of the organic solvent; And c) 물 5 내지 60 중량부를c) 5 to 60 parts by weight of water 를 포함하는 절연막 형성용 코팅 조성물.Coating composition for insulating film formation comprising a. 제1항에 있어서, 상기 유기폴리실록산 전중합체는 유시폴리실록산 전중합체의 축합반응 가능한 관능기 전체에 대한 히드록시기의 몰비가 80% 이상인 절연막 형성용 코팅 조성물.The coating composition of claim 1, wherein the organopolysiloxane prepolymer has a molar ratio of at least 80% of a hydroxyl group relative to the entire condensable functional group of the epsipolysiloxane prepolymer. 제1항에 있어서, 상기 유기폴리실록산 전중합체는 실리콘 원자에 대한 가수분해가능하지 않은 관능기의 비율(관능기/Si)의 비율이 0.35 내지 0.75인 절연막 형성용 코팅 조성물.The coating composition of claim 1, wherein the organopolysiloxane prepolymer has a ratio of functional groups (Si / Si) that is not hydrolyzable to silicon atoms. 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 비알코올계 에테르계 용매 또는 비알코올계 에스테르계 용매인 절연막 형성용 코팅 조성물.The coating composition of claim 1, wherein the organic solvent is a non-alcohol ether solvent or a non-alcohol ester solvent. 제1항에 있어서, 상기 유기폴리실록산 전중합체는 분자 내에, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 포함하는 것인 절연막 형성용 코팅 조성물.According to claim 1, wherein the organopolysiloxane prepolymer is a hydrolysis and condensation reaction of at least one silane compound selected from the group consisting of silane compounds represented by the following formulas (1) to (3), a dimer or oligomer prepared therefrom Coating composition for forming an insulating film comprising a repeating unit. [화학식 1][Formula 1] 상기 식에서,Where R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine, R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2, [화학식 2][Formula 2] 상기 식에서,Where R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine, R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms, q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2, [화학식 3][Formula 3] 상기 식에서,Where R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3임.)이고,R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3; R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 d) 기공 형성 물질을 더 포함하는 것인 절연막 형성용 코팅 조성물.The coating composition of claim 1, wherein the composition further comprises d) a pore forming material. 제7항에 있어서, 상기 조성물은 상기 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여 d) 기공 형성 물질을 5 내지 100 중량부로 더 포함하는 것인 절연막 형성용 코팅 조성물.The coating composition of claim 7, wherein the composition further comprises d) a pore-forming material in an amount of 5 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer. 제7항에 있어서, 상기 기공 형성 물질은 200 내지 450℃에서 열분해되는 선형 유기분자, 선형 유기고분자, 가교형(cross-linked)유기분자, 가교형 유기고분자, 하이퍼브렌치형(hyper-branched) 유기분자, 하이퍼브렌치형 고분자, 덴드리머형(dendrimer) 유기분자 및 덴드리머형 유기고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질인 절연막 형성용 코팅 조성물.The method of claim 7, wherein the pore-forming material is linear organic molecules, linear organic polymers, cross-linked organic molecules, cross-linked organic polymers, hyper-branched organic polymers pyrolyzed at 200 to 450 ℃ A coating composition for forming an insulating film, which is one or more materials selected from the group consisting of molecules, hyperbranched polymers, dendrimer organic molecules, and dendrimer organic polymers. a) 중량평균분자량이 500 내지 30,000인 유기폴리실록산 전중합체를 제조하는 단계;a) preparing an organopolysiloxane prepolymer having a weight average molecular weight of 500 to 30,000; b) i) 상기 제조된 유기폴리실록산 전중합체, ii) 유기용매 및 iii) 물을 혼합하여 절연막 형성용 코팅 조성물을 제조하는 단계;b) mixing the i) prepared organic polysiloxane prepolymer, ii) an organic solvent, and iii) water to prepare a coating composition for forming an insulating film; c) 상기 b)단계의 절연막 형성용 코팅 조성물을 반도체 소자의 기재에 도포하는 단계; 및c) applying the coating composition for forming an insulating film of step b) to the substrate of the semiconductor device; And d) 상기 c)단계의 도포된 절연막 형성용 코팅 조성물을 건조 및 소성하여 절연막을 형성시키는 단계d) drying and baking the coated coating composition for forming an insulating film of step c) to form an insulating film 를 포함하는 저유전 절연막의 제조방법.Method for producing a low dielectric insulating film comprising a. 제10항에 있어서, 상기 a) 단계의 유기폴리실록산 전중합체는The method of claim 10, wherein the organopolysiloxane prepolymer of step a) i) 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머;i) at least one silane compound selected from the group consisting of silane compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3, dimers or oligomers prepared therefrom; ii) 산 촉매; 및ii) acid catalysts; And iii) 물 또는 물과 유기용매의 혼합물iii) water or a mixture of water and organic solvent 을 혼합하고 가수분해 및 축합반응시켜 준비하는 것인 저유전 절연막의 제조방법.A method of producing a low dielectric insulating film which is prepared by mixing, hydrolysis and condensation reaction. [화학식 1][Formula 1] 상기 식에서,Where R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine, R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2, [화학식 2][Formula 2] 상기 식에서,Where R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine, R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms, q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2, [화학식 3][Formula 3] 상기 식에서,Where R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3임.)이고,R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3; R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7. 제10항에 있어서, 상기 a) 단계의 유기폴리실록산 전중합체는 분자 내에 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 포함하는 것인 저유전 절연막의 제조방법.The method of claim 10, wherein the organopolysiloxane prepolymer of step a) comprises at least one silane compound selected from the group consisting of silane compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3 in a molecule thereof, and a dimer or oligomer prepared therefrom is hydrolyzed. And a condensation reaction repeating unit. [화학식 1][Formula 1] 상기 식에서,Where R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine, R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2, [화학식 2][Formula 2] 상기 식에서,Where R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine, R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms, q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2, [화학식 3][Formula 3] 상기 식에서,Where R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3임.)이고,R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy having 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3; R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7. 제10항에 있어서, 상기 b) 단계의 조성물은 전체 중량에 대하여 i) 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부; ii) 유기용매 200 내지 2000 중량부 및 iii) 물 4 내지 60 중량부를 포함하는 것인 저유전 절연막의 제조방법.The method of claim 10, wherein the composition of step b) comprises: i) 100 parts by weight of an organopolysiloxane prepolymer, based on the total weight; ii) 200 to 2000 parts by weight of the organic solvent and iii) 4 to 60 parts by weight of water. 제10항에 있어서, 상기 b) 단계의 조성물은 iv) 기공 형성 물질을 더 포함하는 것인 저유전 절연막의 제조방법.The method of claim 10, wherein the composition of step b) further comprises iv) a pore forming material. 제14항에 있어서, 상기 조성물은 상기 유기폴리실록산 전중합체 100 중량부에 대하여 d) 기공 형성 물질을 5 내지 100 중량부로 더 포함하는 것인 저유전 절연막의 제조방법.15. The method of claim 14, wherein the composition further comprises 5 to 100 parts by weight of a pore-forming material based on 100 parts by weight of the organopolysiloxane prepolymer. 제14항에 있어서, 상기 기공 형성 물질은 200 내지 450℃에서 열분해되는 선형 유기분자, 선형 유기고분자, 가교형(cross-linked)유기분자, 가교형 유기고분자, 하이퍼브렌치형(hyper-branched) 유기분자, 하이퍼브렌치형 고분자, 덴드리머형(dendrimer) 유기분자 및 덴드리머형 유기고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질인 저유전 절연막의 제조방법.15. The method of claim 14, wherein the pore-forming material is linear organic molecules, linear organic polymers, cross-linked organic molecules, cross-linked organic polymers, hyper-branched organic polymers pyrolyzed at 200 to 450 ℃ A method for producing a low dielectric insulating film which is at least one material selected from the group consisting of molecules, hyperbranched polymers, dendrimer organic molecules, and dendrimer organic polymers. 제10항에 따른 방법으로 제조되고, 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 실란화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란화합물, 이로부터 제조되는 다이머 또는 올리고머가 가수분해 및 축합반응된 반복단위를 가지는 유기폴리실록산 중합체를 포함하는 반도체 소자용 저유전 절연막.A repeating unit prepared by the method according to claim 10, wherein at least one silane compound selected from the group consisting of silane compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 3, and a dimer or oligomer prepared therefrom is hydrolyzed and condensed: A low dielectric insulating film for semiconductor devices comprising an organopolysiloxane polymer having. [화학식 1][Formula 1] 상기 식에서,Where R1은 수소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 1 is straight or branched alkyl of 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with hydrogen, aryl, vinyl, allyl, or fluorine, R2는 직쇄 또는 분지소상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 2 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, p는 1 내지 2의 정수이며,p is an integer of 1 to 2, [화학식 2][Formula 2] 상기 식에서,Where R3, 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 3 , and R 5 are each independently hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, unsubstituted or substituted with fluorine, R4, 및 R6는 각각 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 4 and R 6 are each independently straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌 또는 페닐렌이고,M is alkylene or phenylene having 1 to 6 carbon atoms, q, 및 r은 각각 0 내지 2의 정수이며,q and r are each an integer of 0 to 2, [화학식 3][Formula 3] 상기 식에서,Where R7은 수소, 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 7 is hydrogen, fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R8은 수소, 히드록시, 또는 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시, 또는 -(CH2)a-SiR9R10(여기서, a는 2 또는 3)이고,R 8 is hydrogen, hydroxy, or alkoxy of 1 to 4 carbon atoms on straight or branched chain, or — (CH 2 ) a-SiR 9 R 10 , wherein a is 2 or 3, R9은 불소, 아릴, 비닐, 알릴, 또는 불소로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 도는 분지쇄상의 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,R 9 is fluorine, aryl, vinyl, allyl, linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms, optionally substituted with fluorine, R10은 직쇄 또는 분지쇄 상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시이고,R 10 is straight or branched alkoxy having 1 to 4 carbon atoms, m, 및 n은 각각 3 내지 7의 정수이다.m and n are each an integer of 3-7. 제17항의 반도체 소자용 저유전 절연막을 포함하는 반도체 소자.A semiconductor device comprising the low dielectric insulating film for semiconductor device according to claim 17.
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